"天体物理"读书报告
伽马射线爆可能的起源
张欣
(请选择——作演讲报告:愿意.)
院系:物理学院天文系 学号:1000011619 Email 地址:zhang_xin@pku.edu.cn
1 简介
最近从 BATSE 探测器关于 Compton 伽马射线观测的结果强烈的建议弱伽马射线暴发是
在宇宙学距离的.在BATSE 观测之前,许多作者提出伽马射线暴发出现在宇宙学距离上的
由两颗中子星或一颗中子星和一颗黑洞的双星融合,同时其他作者建议伽马射线爆发源于在
中子星里正常核物质相变到介子凝聚物质.现在这个宇宙学情景也包括一颗白矮星塌缩到一
颗伴有极强的磁场中子星和一个源于失败的 Ib 型超新星暴发的黑洞周围短暂的吸积盘的形
成.中子星到白矮星的转变是另外一种可能的伽马射线爆发的起源.发生这种转变的星可能
是在双星系统中的中子星和小质量的伴星.
2 奇异星的存在性
当核物质凝结到一个足够高的密度,它变成标准的两味夸克(u 和d)物质.但是夸克
物质是不稳定的,并且接着会转变到三味(奇异)夸克物质,基于奇异夸克可能比核物质更
稳定的事实.奇异星的属性已经被研究过;然而,由于一些原因它们的存在是存疑的.
首先,至今仍未证实奇异夸克物质是一种稳定的物质形式.极端相对论重离子碰撞的
结果预期会提供可靠的证明,并且事实上,最近的实验结果确实建议一些奇异夸克凝聚存在
的证据.然而,这个结论仍不让人信服,并且更深的夸克物质属性的理论研究,特别是相变
的准确条件和在高能范围内的实验是必须的.
第二,其它的针对奇异星存在的反对源于天体物理的争论.已经有人提出一个单独的
奇异星的不稳定可以污染的整个星系并且本质上所有的"中子"星是奇异星.这同脉冲星短
暂的不稳定转动的轻松行为相悖,而脉冲星短暂的不稳定转动已被中子星超流涡旋缓慢移动
理论很好的解释,并且现在的奇异星模型难以解释已观测到的脉冲星短暂的不稳定转动.此外,如果伽马射线爆发是两颗致密星融合的结果,即使一个单独的融合事件涉及一个奇异星,
则所有的脉冲星那时都是奇异星.然而,我们想说明这些论断并没有必须反对奇异星的存在,
基于以下的原因:(i)为了瓦解一颗奇异星,它的伴星必须是一个十分致密的星体,例如,
一个中子星或黑洞,但不能是白矮星,因为潮汐力一定要足够强来瓦解白矮星.根据标准的
毫秒脉冲星演化模型,在这个模型中它被认为是奇异星的起源,它的伴星是一个低质量白矮
星.随后的蒸发过程会更多的减少白矮星的质量并且可能最终完全移除这个伴星.至少在这
个模型,瓦解是不会发生的.(ii)甚至在中子星与中子星融合或中子星和黑洞融合的情形下,
多少物质将会被喷出仍是一个公认的疑问.(iii)如果奇异星的核由量子化的磁通量子和涡
旋线组成,那时缓和的奇异星脉冲波干扰将和通常的中子星十分类似.
第三,中子星到奇异星的转变需要在星体中有一个奇异物质种子的形成,而它是通过
中子物质在一定密度下的解禁闭产生的,这个密度充分地大于一个有着相当坚硬物态方程的
1.4 倍太阳质量的星体的中心密度.鉴于这些不确定因素,我们应该只是把奇异星看作一种
很可能存在的星体客体.
3 相变的开始-奇异物质种子
通常认为有着适度硬度的物态方程的中子星物质解禁闭到两味夸克的密度接近 8 倍核
物质密度.对于有着软物态方程的,解禁闭密度低一些.这里我们假定中子星的物态方程是
适度硬或硬的.这是因为在高密度下软物态方程被四颗脉冲星的脉冲干扰后恢复的现象排除

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